網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的汽車(chē)邊界技術(shù)探討

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摘要：隨著汽車(chē)智能技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人駕駛技術(shù)達(dá)到了一個(gè)新高度，對(duì)于汽車(chē)邊界技術(shù)及汽車(chē)周邊環(huán)境分析的研究逐步升級(jí)。本文就汽車(chē)邊界技術(shù)的產(chǎn)生、需求、實(shí)用意義進(jìn)行探討，分析了邊界技術(shù)架構(gòu)的相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)和難點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)；邊界技術(shù)；無(wú)人駕駛；V2X技術(shù)

引言

道路邊界技術(shù)就是要識(shí)別出道路上的障礙物，判別出道路邊界，提取出無(wú)人車(chē)在道路的可行區(qū)域，保證無(wú)人車(chē)可以在未知的道路環(huán)境中安全行駛?；ヂ?lián)網(wǎng)及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為汽車(chē)應(yīng)用提供了新的體驗(yàn)，隨著無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展，云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為無(wú)人駕駛技術(shù)滿足實(shí)時(shí)服務(wù)需求帶來(lái)了全新的生態(tài)系統(tǒng)，這種生態(tài)系統(tǒng)包括汽車(chē)、道路基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和云計(jì)算?；谄?chē)邊界技術(shù)的云計(jì)算解決方案可為駕駛過(guò)程提供不同的服務(wù)（例如高清真實(shí)駕駛），為不同級(jí)別的無(wú)人駕駛提供邊界云計(jì)算功能，包括高度無(wú)人駕駛和全無(wú)人駕駛，實(shí)時(shí)交通監(jiān)控和警報(bào)，以及更豐富的乘客體驗(yàn)，并為駕駛員和乘客提供更好的用戶體驗(yàn)和保證，探究無(wú)人駕駛邊界技術(shù)具有時(shí)代意義。

1邊界技術(shù)的影響

1.1邊界技術(shù)的需求分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)和車(chē)載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)人駕駛汽車(chē)正以45％年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。此外，由于嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)人駕駛汽車(chē)技術(shù)將擴(kuò)展到普通汽車(chē)上，雖然當(dāng)前大多數(shù)購(gòu)車(chē)者無(wú)法獲得這一技術(shù)服務(wù)，但隨著技術(shù)不斷豐富，其價(jià)格將會(huì)在未來(lái)幾年顯著下降。因此，基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)下的無(wú)人駕駛汽車(chē)對(duì)于商業(yè)服務(wù)而言非常重要。根據(jù)有關(guān)研究公司的數(shù)據(jù)，2017年互聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)市場(chǎng)的收入將達(dá)到近82億美元，預(yù)計(jì)到2021年美國(guó)將增長(zhǎng)到超過(guò)180億美元。這種增長(zhǎng)有可能繼續(xù)，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)汽車(chē)當(dāng)前占比很小。這也為駕駛員、乘客以及汽車(chē)制造商和電信運(yùn)營(yíng)商/服務(wù)提供商帶來(lái)了新契機(jī)。例如：①無(wú)人駕駛技術(shù)，停車(chē)技術(shù)，自動(dòng)停車(chē)技術(shù)；②遠(yuǎn)程信息處理技術(shù)，即時(shí)交通警報(bào)和道路天氣狀況警報(bào)技術(shù)；③信息娛樂(lè)服務(wù)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)交互技術(shù)；④旅游和虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）技術(shù)，以及智能汽車(chē)的遠(yuǎn)程和自動(dòng)化管理，軟件/固件更新技術(shù)。這些技術(shù)中，很多都是建立在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，如無(wú)人駕駛汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)中邊界技術(shù)及主機(jī)系統(tǒng)處理能力技術(shù)，必須確保汽車(chē)自動(dòng)行駛中與其他汽車(chē)及公路邊界保持足夠安全距離，同時(shí)確保所需的數(shù)據(jù)處理延遲時(shí)間以及減少網(wǎng)絡(luò)流失的需求確保數(shù)據(jù)即時(shí)反饋。當(dāng)前，汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有待進(jìn)一步完善，特別是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)及道路及汽車(chē)周邊邊界的云計(jì)算功能有待加強(qiáng)，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行服務(wù)可在道路兩旁基礎(chǔ)設(shè)施上接入網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)于汽車(chē)邊界問(wèn)題可通過(guò)云計(jì)算功能來(lái)解決這一難題。

1.2邊界技術(shù)的實(shí)用意義

一旦汽車(chē)有了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，就可以實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用。如V2X技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車(chē)與外界進(jìn)行百分百的互聯(lián)，這是未來(lái)智能汽車(chē)、自動(dòng)駕駛、智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。汽車(chē)通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，連接到云服務(wù)器，使用云服務(wù)器提供的導(dǎo)航、娛樂(lè)、防盜等應(yīng)用功能；汽車(chē)之間信息交互和提醒，最典型的應(yīng)用是汽車(chē)之間防碰撞安全系統(tǒng)；汽車(chē)可以獲取道路和其他基礎(chǔ)設(shè)施信息，例如交通燈、路障等通信，獲取交通燈信號(hào)時(shí)序等道路管理信息；汽車(chē)可以給道路上行人或非機(jī)動(dòng)車(chē)安全警告。使用V2X技術(shù)在汽車(chē)，基礎(chǔ)設(shè)施，行人和網(wǎng)絡(luò)之間交換的信息真正實(shí)現(xiàn)了眾多令人興奮的新應(yīng)用。利用邊界處理能力及其智能處理信息能力可以為汽車(chē)增加價(jià)值，并提供有用的低延遲服務(wù)體驗(yàn)。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，V2X技術(shù)的市場(chǎng)潛力巨大，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年產(chǎn)量將呈指數(shù)增長(zhǎng)。

2邊界技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1邊界技術(shù)的架構(gòu)設(shè)計(jì)

邊界技術(shù)并不是一個(gè)新概念，這是汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)共同創(chuàng)造了一個(gè)契機(jī)。邊界技術(shù)有效利用了無(wú)線電和網(wǎng)絡(luò)資源特性，在汽車(chē)運(yùn)行時(shí)將大量基于汽車(chē)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為更靠近數(shù)據(jù)源的可操作智能，確保了無(wú)與倫比的高質(zhì)量體驗(yàn)，高度環(huán)境化的服務(wù)體驗(yàn)。邊界技術(shù)解決方案可以與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商的基礎(chǔ)架構(gòu)一起部署，同時(shí)構(gòu)建管理和編排、安全、隱私和用戶管理框架。通過(guò)合理架構(gòu)，邊界應(yīng)用程序能實(shí)現(xiàn)安全管理，成為更適合汽車(chē)智能化的關(guān)鍵應(yīng)用程序以及具有高業(yè)務(wù)價(jià)值的應(yīng)用程序。邊界技術(shù)在自動(dòng)駕駛汽車(chē)應(yīng)用中尤為突出，可以掃描當(dāng)前環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)并對(duì)其數(shù)據(jù)采取行動(dòng)。邊界技術(shù)為汽車(chē)主機(jī)系統(tǒng)提供更廣泛的覆蓋范圍和更多信息，使汽車(chē)主機(jī)系統(tǒng)能夠做出更明智的決策。當(dāng)前汽車(chē)?yán)孟鄼C(jī)、雷達(dá)和激光雷達(dá)及其他傳感器套件實(shí)現(xiàn)智能邊界功能，這些先進(jìn)的智能系統(tǒng)可以“看到”周?chē)?chē)，發(fā)現(xiàn)行駛盲點(diǎn)和附近的危險(xiǎn)。利用雷達(dá)和相機(jī)處理技術(shù)時(shí)，如果駕駛員反應(yīng)遲緩或無(wú)法反應(yīng)，汽車(chē)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向和制動(dòng)保證汽車(chē)安全。但是，如果利用更廣闊的汽車(chē)邊界功能，讓汽車(chē)能夠“看到”比汽車(chē)周邊、其他汽車(chē)周邊、甚至一英里之外的更遠(yuǎn)環(huán)境，汽車(chē)就可以彼此“交談”。此時(shí)，摩托車(chē)、緊急汽車(chē)、基礎(chǔ)設(shè)施、交通燈、數(shù)字路標(biāo)和行人，都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，確保行駛安全。

2.2邊界設(shè)計(jì)的功能實(shí)現(xiàn)

在功能實(shí)現(xiàn)上，可以把更多更小的處理器放在車(chē)子周?chē)?，用最大的?shù)據(jù)塊（即視頻流）進(jìn)行“重載”，將信號(hào)提煉成分段或分類(lèi)的元數(shù)據(jù)流，形成詳細(xì)描述對(duì)象和坐標(biāo)的加密文本，并將其無(wú)線傳輸（或者更安全地物理連接）到中央處理器或更高級(jí)別決策的計(jì)算機(jī)。這些小得多的系統(tǒng)（如相機(jī)或激光雷達(dá)和附加的數(shù)據(jù)處理器）將更容易驗(yàn)證和證明，并成為現(xiàn)有汽車(chē)智能供應(yīng)鏈生態(tài)系統(tǒng)的一部分。這種下放方法不僅大大減輕了中央處理集線器的負(fù)擔(dān)，還減少了布線重量，改變了機(jī)載存儲(chǔ)要求的性質(zhì)。滾動(dòng)緩存可以存儲(chǔ)在每個(gè)邊界單元并用于診斷，這種方法比大的系統(tǒng)本身更容易認(rèn)證組件，更容易診斷故障（隔離組件，找到缺陷），并且更容易更換硬件。

3邊界技術(shù)中的技術(shù)挑戰(zhàn)

3.1邊界技術(shù)的流量需求挑戰(zhàn)

邊界技術(shù)不是網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用規(guī)劃中的利基技術(shù)或次要考慮因素，邊界技術(shù)是當(dāng)今幾乎所有細(xì)分市場(chǎng)中技術(shù)堆棧的戰(zhàn)略要素。估計(jì)，到2025年，汽車(chē)和云之間流動(dòng)的數(shù)據(jù)量可能達(dá)到每月10艾字節(jié)，這比今天的數(shù)量大10，000倍。2020年，一輛無(wú)人駕駛汽車(chē)每天將使用4，000GB的數(shù)據(jù)，每輛車(chē)將產(chǎn)生大約3，000人的數(shù)據(jù)，100萬(wàn)輛無(wú)人駕駛汽車(chē)將產(chǎn)生30億人的數(shù)據(jù)，相對(duì)于每天平均互聯(lián)網(wǎng)用戶1.5GB。無(wú)人駕駛汽車(chē)每8小時(shí)駕駛將產(chǎn)生并消耗大約40TB的數(shù)據(jù)（例如，城市的HD地圖大約1.5TB，而不計(jì)算地圖動(dòng)態(tài)更新的每日上載和下載）。汽車(chē)行業(yè)的革命，會(huì)促使無(wú)人汽車(chē)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息，從帶寬成本及實(shí)時(shí)要求的角度來(lái)看都是以網(wǎng)絡(luò)資源為代價(jià)的，這對(duì)云計(jì)算方法會(huì)產(chǎn)生巨大影響。聯(lián)網(wǎng)是智能汽車(chē)最佳表現(xiàn)之一，智能汽車(chē)必須根據(jù)當(dāng)前實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)做出決策，并在實(shí)際中根據(jù)這些決策即時(shí)反應(yīng)。無(wú)人駕駛汽車(chē)帶來(lái)了一個(gè)全新的生態(tài)系統(tǒng)，支持新的工作負(fù)載并滿足實(shí)時(shí)服務(wù)需求，對(duì)云計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)提出了新要求。隨著越來(lái)越多的聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)智能設(shè)備應(yīng)用，邊界技術(shù)在運(yùn)營(yíng)、導(dǎo)航、安全功能等方面將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)云計(jì)算，未來(lái)必須精心策劃邊界技術(shù)和云計(jì)算資源的組合，編排各種安全系統(tǒng)是汽車(chē)行業(yè)制造商和原始設(shè)備制造商面臨的挑戰(zhàn)。

3.2邊界技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)連接挑戰(zhàn)

為了實(shí)現(xiàn)邊界技術(shù)網(wǎng)絡(luò)低延遲，需要部署移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)之間的動(dòng)態(tài)的連接點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)盈利和可持續(xù)商業(yè)模式，移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商、生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴和汽車(chē)制造商最終將面臨用戶和監(jiān)管機(jī)構(gòu)構(gòu)建安全集成互聯(lián)汽車(chē)平臺(tái)的巨大壓力。這需要汽車(chē)制造商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商合作共同解決汽車(chē)連接和運(yùn)營(yíng)難題，分清聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)平臺(tái)應(yīng)用程序的所有權(quán)和責(zé)任，將不同組織中標(biāo)準(zhǔn)形成同類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)化，才能確保汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)下安全可靠。從汽車(chē)?yán)嫦嚓P(guān)者的角度來(lái)看，邊界技術(shù)必須實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，因?yàn)殚_(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)是開(kāi)放市場(chǎng)和確保相互協(xié)作的方式，同時(shí)也可服務(wù)于其他垂直細(xì)分市場(chǎng)。從標(biāo)準(zhǔn)化的角度來(lái)看，只有引入5G網(wǎng)絡(luò)時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)汽車(chē)完全連接互聯(lián)網(wǎng)的可能。

3.3邊界技術(shù)的人工智能挑戰(zhàn)

人工智能技術(shù)是邊界技術(shù)發(fā)展的支持和保證，運(yùn)用現(xiàn)代傳感技術(shù)，結(jié)合即時(shí)反應(yīng)的程序糾偏汽車(chē)行駛軌跡，是人工智能在汽車(chē)邊界技術(shù)發(fā)展的基本方向。但人工智能技術(shù)發(fā)展迅捷，更多新技術(shù)新工藝的應(yīng)用會(huì)給汽車(chē)邊界技術(shù)帶來(lái)創(chuàng)新和變化，但同時(shí)也帶來(lái)更多的隱患。人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步，同時(shí)也意味著更多復(fù)雜問(wèn)題的到來(lái)。任何一個(gè)技術(shù)都有其兩面性，其在給人類(lèi)帶來(lái)價(jià)值的同時(shí)，也會(huì)帶來(lái)隱藏的災(zāi)難。因此，邊界技術(shù)將面臨人工智能技術(shù)的挑戰(zhàn)，例如，智能傳感的失效、智能傳感的不穩(wěn)定，智能軟件的病毒攻擊、智能軟件技術(shù)的不成熟等，都會(huì)成為邊界技術(shù)走向完善的阻礙。在使用人工智能應(yīng)用到汽車(chē)邊界技術(shù)時(shí)，應(yīng)該有更為完善的方案及實(shí)驗(yàn)實(shí)踐數(shù)據(jù)。

3.4邊界技術(shù)的泊車(chē)挑戰(zhàn)

邊界技術(shù)的應(yīng)用，不僅在行駛中，還在行駛后。當(dāng)汽車(chē)停車(chē)到指定車(chē)位時(shí)，邊界技術(shù)同樣可以發(fā)揮其作用。泊車(chē)環(huán)境復(fù)雜程度遠(yuǎn)超于駕駛環(huán)境，泊車(chē)邊界技術(shù)遠(yuǎn)難于行駛中的邊界技術(shù)，汽車(chē)很多的碰撞，都來(lái)源于泊車(chē)。邊界技術(shù)更多地研究了周邊環(huán)境，對(duì)汽車(chē)底部的環(huán)境也缺乏嚴(yán)控，這使得泊車(chē)技術(shù)更為困難。此外，如果泊車(chē)用時(shí)過(guò)長(zhǎng)，難免會(huì)讓車(chē)主較為煩惱，即使車(chē)位可以停車(chē)，駕駛員進(jìn)出是否方便等問(wèn)題依然存在。當(dāng)前泊車(chē)技術(shù)還不夠完善，還有待進(jìn)一步研發(fā)與實(shí)踐。

4結(jié)語(yǔ)

邊界技術(shù)是無(wú)人駕駛汽車(chē)中必須攻克的技術(shù)難題，也是智能汽車(chē)得以應(yīng)用和價(jià)值提升的保證。邊界技術(shù)的挑戰(zhàn)是多方面的，不僅在技術(shù)下，還在人文上，分析邊界技術(shù)的作用意義，探究邊界技術(shù)架構(gòu)，剖析邊界技術(shù)難點(diǎn)，有助于智能汽車(chē)制造商重新認(rèn)識(shí)評(píng)估未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展。

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作者：丁才林 單位：江蘇省泰興中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校